(57)【要約】【課題】簡易な構造で吸気通路の実質長さを無段階に可変とし、吸気量の調節機能を発揮すること。【解決手段】内燃機関の吸気通路２に設けられる可変吸気装置１は、一端が閉塞し他端に開口３ａを含む複数の円弧管３Ａ〜３Ｄと、各円弧管３Ａ〜３Ｄの内周面にてそれらの長手方向に延びる第１のスリットと、各円弧管３Ａ〜３Ｄの内周面に摺接し、その内周面の周方向Ｘへ回動可能に設けられると共に内周面のスラスト方向Ｙへ移動可能に設けられたドラム４と、ドラム４の外周面にてそのスラスト方向Ｙに沿って延びると共に第１のスリットと直交する第２のスリットと、ドラム４における第２のスリットと反対側の外周面に設けられる導入口４ｂとを備える。導入口４ｂは、吸気通路２の一端開口２ａに連通可能に設けられる。ドラム４を周方向Ｘへ回動させるための第１のアクチュエータ５と、ドラム４をスラスト方向Ｙへ移動させるための第２の駆動手段６とが設けられる。【選択図】        図１
2005147036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に設けられる可変吸気装置であって、
一端が閉塞し他端に開口を含む円弧管と、
前記円弧管の内周面にてその周方向に沿って延びる第１のスリットと、
前記円弧管の内周面に摺接し、前記内周面の周方向へ回動可能に設けられると共に前記内周面のスラスト方向へ移動可能に設けられたドラムと、
前記ドラムの外周面にてそのスラスト方向に沿って延びると共に前記第１のスリットと直交する第２のスリットと、
前記ドラムにおける前記第２のスリットと反対側の外周面に設けられる導入口と、
前記導入口は、前記吸気通路の一端開口に連通可能に設けられることと
を備えたことを特徴とする内燃機関の可変吸気装置。
【請求項２】
前記円弧管は、前記内燃機関の気筒数と同じ数だけ互いに並列に設けられることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変吸気装置。
【請求項３】
前記ドラムを前記周方向へ回動させるための第１の駆動手段と、
前記ドラムを前記スラスト方向へ移動させるための第２の駆動手段と
を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の可変吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の吸気通路に設けられ、吸気慣性効果を得るために吸気通路の実質長さを可変にする可変吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の運転時には、ピストンが上下運動し、吸気バルブが開閉することから、吸気通路では空気流に脈動が生じる。この脈動流には、圧力の高い部分と低い部分とがある。ここで、吸気バルブが閉じる直前に同バルブ上流の圧力が高くなれば、その吸気慣性効果により吸気効率が向上し、大量の空気を燃焼室へ導入することができ、内燃機関のトルク向上を図ることができる。吸気慣性効果が得られる吸気通路長さは、内燃機関の回転速度及び運転負荷等の運転領域の違いにより異なることから、吸気効率を向上させるためには、内燃機関の運転領域の違いに応じて吸気通路長さを変える必要がある。
【０００３】
そこで、従来は、吸気通路の実質長さを可変にすることのできる可変吸気装置が内燃機関に設けられる。下記の特許文献１には、この種の可変吸気装置の一例が開示されている。この装置は、吸気マニホールドの中にドラム式の弁体が回動可能に設けられる。この弁体の回動位置を三段階に切り替えることにより、吸気マニホールドにおける吸気通路長さを３段階に変化させるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１７６３８号公報（第２−５頁、図１，２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１に記載の可変吸気装置は、吸気通路長さを、多段の３段階に可変にできるものの、無段階に可変にできないことから、その分だけ吸気慣性効果を微調整することができなかった。また、この可変吸気装置を設けた内燃機関は、従来と同様、吸気量を調節するために、吸気マニホールドの上流にスロットルバルブを設けなければならなかった。
【０００６】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、比較的簡易な構造で吸気通路の実質長さを無段階に可変とし、吸気量の調節機能を発揮することを可能とした内燃機関の可変吸気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、内燃機関の吸気通路に設けられる可変吸気装置であって、一端が閉塞し他端に開口を含む円弧管と、円弧管の内周面にてその周方向に沿って延びる第１のスリットと、円弧管の内周面に摺接し、内周面の周方向へ回動可能に設けられると共に内周面のスラスト方向へ移動可能に設けられたドラムと、ドラムの外周面にてそのスラスト方向に沿って延びると共に第１のスリットと直交する第２のスリットと、ドラムにおける第２のスリットと反対側の外周面に設けられる導入口と、導入口は、吸気通路の一端開口に連通可能に設けられることとを備えたことを趣旨とする。
【０００８】
上記発明の構成によれば、ドラムを円弧管の内周面の周方向へ回動させることにより、第１のスリットに対する第２のスリットの連通位置が連続的に変わる。これにより、ドラムの導入口から円弧管の開口までの流路長さが連続的に変わり、吸気通路の実質長さが連続的に変わる。一方、ドラムを円弧管の内周面のスラスト方向へ移動させることにより、吸気通路の一端開口に対するドラムの導入口の連通面積が連続的に変わる。これにより、吸気通路の一端開口から導入口に導入される吸気量が連続的に変わる。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、円弧管は、内燃機関の気筒数と同じ数だけ互いに並列に設けられることを趣旨とする。
【００１０】
上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、内燃機関の各気筒の燃焼室に対する吸気通路の実質長さが変わり、各気筒の燃焼室に対する吸気量が変わる。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、ドラムを周方向へ回動させるための第１の駆動手段と、ドラムをスラスト方向へ移動させるための第２の駆動手段とを備えたことを趣旨とする。
【００１２】
上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、第１の駆動手段を動作させることにより、吸気通路の実質長さが変わる。また、第２の駆動手段を動作させることにより、吸気通路の一端開口から導入口に導入される吸気量が変わる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、比較的簡易な構造で吸気通路の実質長さを無段階に可変にすることができ、吸気量の調節機能を発揮することができてスロットルバルブを廃止することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、気筒数の異なる内燃機関に対応することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、吸気通路の実室長さと、吸気通路における吸気量とを微調節することができ、内燃機関の運転状態に応じて吸気慣性効果を精密に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の内燃機関の可変吸気装置を具体化した一実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１に、可変吸気装置１の概略構成を斜視図（正面側）に示す。図２は、同じく可変吸気装置１の本体を斜視図（背面側）に示す。
【００１７】
図１，２に示すように、可変吸気装置１は、内燃機関の吸気通路２に対して設けられる。この装置１は、複数の円弧管３Ａ，３Ｂ，３Ｃ、３Ｄと、それら円弧管３Ａ〜３Ｄの内周面に摺接して設けられたドラム４とを基本構成として備える。各円弧管３Ａ〜３Ｄは、内燃機関の気筒数（この場合は４気筒）と同じ数だけ互いに並列に一体形成されて設けられる。各円弧管３Ａ〜３Ｄは、一端が閉塞し他端に開口３ａを含む。図２に示すように、各円弧管３Ａ〜３Ｄの内周面には、各円弧管３Ａ〜３Ｄの内周面の周補講Ｘに沿って延びる第１のスリット３ｂがそれぞれ設けられる。ドラム４は、各円弧管３Ａ〜３Ｄの内周面の周方向Ｘへ回動可能に設けられる。また、ドラム４は、内周面のスラスト方向Ｙへ移動可能に設けられる。図２に示すように、ドラム４の外周面には、その軸線方向に沿って延びると共に、第１のスリット３ｂのそれぞれと直交する第２のスリット４ａが設けられる。さらに、図１に示すように、ドラム４における第２のスリット４ａと反対側の外周面には、スリット状の導入口４ｂが設けられる。各円弧管３Ａ〜３Ｄの開口３ａは、内燃機関の燃焼室の吸気ポートに接続され、導入口４ｂは吸気通路２の一端開口２ａに連通可能に設けられる。
【００１８】
図１に示すように、この装置１は、第１のアクチュエータ５及び第２のアクチュエータ６を備える。第１のアクチュエータ５の回転軸５ａには、駆動ギア７が固定される。また、ドラム４の一端には、外歯ギア８が固定される。外歯ギア８は駆動ギア７に連結される。これら第１のアクチュエータ５、駆動ギア７及び外歯ギア８により、ドラム４を周方向Ｘへ回動させるための本発明の第１の駆動手段が構成される。第２のアクチュエータ６の出力軸６ａは、スラスト方向Ｙへ往復動するものであり、その先端が外歯ギア８の中心に連結される。この実施形態では、第２のアクチュエータ６により、ドラム４をスラスト方向Ｙへ移動させるための本発明の第２の駆動手段が構成される。各アクチュエータ５，６は、コントロールユニット９に接続される。コントロールユニット９には、内燃機関に設けられた各種センサにより検出されるエンジン回転速度、アクセル開度及び冷却水温の各検出値が入力される。コントロールユニット９は、これらの検出値に基づき、内燃機関の運転状態に応じて各アクチュエータ５，６を制御することにより、ドラム４を周方向Ｘへ回動させると共に、スラスト方向Ｙへ移動させる。
【００１９】
図３に、ドラム４の正面側を、図４にドラム４の左側面側を、図５にドラム４の背面側をそれぞれ示す。ドラム４の正面側は、半円筒形状のカバー１０で覆われて二重構造をなす。このカバー１０のほぼ中央に、吸気通路２の一端部が接続される接続孔１０ａが形成される。この接続孔１０ａに整合して、ドラム４の導入口４ｂが配置される。ドラム４の背面側は、第２のスリット４ａと共にカバー１０の開口１０ｂから露出する。この部分が各円弧管３Ａ〜３Ｄの内周面で覆われる。
【００２０】
以上説明したこの実施形態の可変吸気装置１によれば、第１のアクチュエータ５によりドラム４を各円弧管３Ａ〜３Ｄの周方向Ｘへ回動させることにより、第１のスリット３ｂに対する第２のスリット４ａの連通位置が連続的に変わる。これにより、ドラム４の導入口４ｂから各円弧管３Ａ〜３Ｄの開口３ａまでの流路長さが連続的に変わり、内燃機関の燃焼室までの吸気通路２の実質長さが連続的に変わる。
【００２１】
ここで、図６に、第１のスリット３ｂと第２のスリット４ａとの位置関係を概念図に示す。第１のスリット３ｂと第２のスリット４ａは、図６に斜線で示す部分で互いに連通する。図６に実線で示す状態では、第２のスリット４ａは、第１のスリット３ｂの下部に位置する。このときの可変吸気装置１における空気流路を図７に概念図に示す。吸気通路２からドラム４の導入口４ｂに入る空気は、ドラム４を通り、第２のスリット４ａと第１のスリット３ｂの連通部分から各円弧管３Ａ〜３Ｄの下部に入り、同管３Ａ〜３Ｄを通って開口３ａから抜ける。
【００２２】
上記状態からドラム４を正方向へ回動させることにより、第２のスリット４ａは、図６に実線で示す位置から同図に２点鎖線で示すように、第１のスリット３ｂの上部へ移動する。このときの可変吸気装置１における空気流路を図８に概念図に示す。吸気通路２からドラム４の導入口４ｂに入る空気は、ドラム４を通り、第２のスリット４ａと第１のスリット３ｂとの連通部分から各円弧管３Ａ〜３Ｄの上部に入り、同管３Ａ〜３Ｄを通って開口３ａから抜ける。ドラム４を逆方向へ回動させることにより、第２のスリット４ａは、図６に２点鎖線で示す位置から同図に実線で示すように、第１のスリット３ｂの下部へ戻る。
【００２３】
このように、ドラム４を回動させることにより、第１のスリット３ｂに対する第２のスリット４ａの連通位置が連続的に変わり、ドラム４の導入口４ｂから各円弧管３Ａ〜３Ｄの開口３ａまでの流路長さが連続的に変わり、内燃機関の燃焼室までの吸気通路２の実質長さが変わる。この結果、比較的簡易な構造で、吸気通路２の実質長さを無段階に可変にすることができる。このように吸気通路２の実質長さを無段階に可変にできる分だけ、内燃機関における吸気慣性効果を微調整することができる。
【００２４】
一方、ドラム４を各円弧管３Ａ〜３Ｄのスラスト方向Ｙへ移動させることにより、吸気通路２の一端開口２ａに対するドラム４の導入口４ｂの連通面積が連続的に変わり、吸気通路２の一端開口２ａから導入口４ｂに導入される吸気量が連続的に変わる。
【００２５】
ここで、図９に、吸気通路２の一端開口２ａとドラム４の導入口４ｂとの位置関係を概念図に示す。一端開口２ａと導入口４ｂは、図９に斜線で示す部分で互いに連通する。図９に実線で示す状態では、一端開口２ａの中央部に導入口４ｂが位置し、互いの連通面積が最大となる。この状態から、ドラム４をスラスト右方向へ移動させることにより、図９に２点鎖線で示すように、一端開口２ａの端に導入口４ｂが位置する状態となる。この状態では、互いの連通面積が相対的に小さくなる。この状態からドラム４を更に右方向へ移動させると、一端開口２ａから導入口４ｂが外れるので、両者２ａ，４ｂは互いに連通しなくなる。一方、図９に２点鎖線で示す状態において、ドラム４をスラスト左方向Ｙへ移動させることにより、一端開口２ａと導入口４ｂとの連通面積は連続的に増える。このように、ドラム４を移動させることにより、一端開口２ａと導入口４ｂとの連通面積が連続的に変わり、その連通部分を通る空気流量が調節される。これにより、比較的簡易な構造で、通常のスロットルバルブと同様に、吸気通路２における吸気量の調節機能を発揮することができる。このため、内燃機関の吸気通路２からスロットルバルブを廃止することができ、吸気系の構成を簡略化することができる。
【００２６】
この実施形態では、内燃機関の気筒数と同じ数だけ円弧管３Ａ〜３Ｄを設けているので、内燃機関の気筒数が変われば、その数に応じて円弧管３Ａ〜３Ｄの数を増減することにより、気筒数の異なる内燃機関に対応することができる。
【００２７】
この実施形態では、第１のアクチュエータ５を動作させることにより、ドラム４が周方向Ｘへ回動して吸気通路２の実質長さが連続的に変わる。また、第２のアクチュエータ６を動作させることにより、ドラム４がスラスト方向Ｙへ移動して吸気通路２の一端開口２ａから導入口４ｂに導入される吸気量が連続的に変わる。このため、これらアクチュエータ５，６の駆動量をコントロールユニット９により微調整することにより、吸気通路２の実質長さと、吸気通路２における吸気量とを微調節することができる。これにより、内燃機関の運転状態に応じて、吸気慣性効果を精密に調整することができる。
【００２８】
尚、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することができる。
【００２９】
（１）前記実施形態では、４気筒の内燃機関に合わせて４本の円弧管３Ａ〜３Ｄを設けたが、内燃機関が１気筒の場合には１本の円弧管を設ければよく、内燃機関が２気筒、３気筒であれば、２本、３本の円弧管を設ければよい。
【００３０】
（２）前記実施形態では、導入口４ｂの形状を縦長なスリット状としたが、この形状を適宜に変更してもよい。この形状と、吸気通路の一端開口の形状を適宜に変更することにより、ドラムのスラスト方向への移動に対する吸気量調節特性を任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】可変吸気装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】可変吸気装置の本体を示す斜視図。
【図３】ドラムの正面側を示す図。
【図４】ドラムの左側面側を示す図。
【図５】ドラムの背面側を示す図。
【図６】第１のスリットと第２のスリットの位置関係を示す概念図。
【図７】可変吸気装置の空気流路を示す概念図。
【図８】可変吸気装置の空気流路を示す概念図。
【図９】一端開口と導入口との位置関係を示す概念図。
【符号の説明】
【００３２】
１          可変吸気装置
２          吸気通路
２ａ        一端開口
３Ａ〜３Ｄ  円弧管
３ａ        開口
３ｂ        第１のスリット
４          ドラム
４ａ        第２のスリット
４ｂ        導入口
５          第１のアクチュエータ
６          第２のアクチュエータ（第２の駆動手段）
７          駆動ギア
８          外歯ギア（５，７，８は第１の駆動手段を構成する。）
Ｘ          周方向
Ｙ          スラスト方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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